地震作用下长沙黄江大道综合管廊抗震数值模拟

文章以湖南省长沙市黄江大道综合管廊建设项目为依托,基于大型商用有限元软件ABAQUS,建立了土-综合管廊三维精细化有限元模型。土体采用Davidenkov本构模型进行描述,地震动选用常用的EL-Centro波,通过观测综合管廊沿轴线方向相邻管环相对位移极值、位移云图以及不同观测点处的位移时程来分析地震作用下综合管廊的位移响应情况。结果表明:地震作用之下,在软硬土交界位置,由于土体刚度差异,引起软硬土层中的管廊结构所受周围土压力的围压约束不同,进而导致土-综合管廊相互作用较大。     

基于ABAQUS有限元模拟的综合管廊抗震数值分析

当前我国地下空间建设处于高速发展阶段,尤其是地下综合管廊建设。文章通过ABAQUS有限元软件,以某实际工程为案例,建立三维精细化有限元模型。通过观测综合管廊沿轴线方向相邻管环环间张开量、米塞斯应力云图以及不同观测点处的位移时程来分析地震作用下综合管廊的位移响应情况。结果表明:综合管廊在穿越土层交界位置处时,地震响应较大,应在此部位加强抗震设计。     

多层地下管廊使用阶段受力与变形数值模拟

以某地下3层综合管廊为例,基于连续介质有限元法,利用ABAQUS建立土体和管廊的三维有限元模型,对土体及管廊在正常使用阶段的应力分布和位移变化进行数值模拟计算,并对管廊在不同埋深情况下关键部位的应力和位移变化进行对比分析。     

综合管廊暗挖施工对地铁隧道影响的数值分析

以北京市通州综合管廊上穿地铁6号线暗挖施工为工程背景,采用ABAQUS软件对暗挖施工过程进行有限元建模,分析管廊开挖过程对隧道结构及周边土体的影响。数值模拟结果表明:在开挖过程中,由于隧道上覆土体的移除,隧道周围土体应力释放,隧道中段受到两侧和底部不平衡的土体压力作用,发生向上的竖向位移;同时,由于施工开挖导致土体拱效应破坏,上覆土体自重施加在管廊顶部,导致管廊与两条隧道相交正上方的土体变形较大,管廊顶板处变形较大。     

浅埋预制钢波纹管城市综合管廊抗震性能研究

针对浅埋预制钢波纹管城市综合管廊工程实例,利用时程分析法分析管廊抗震性能,并与振动台模型试验结果进行对比。研究结果表明,振动台试验与数值模拟得到的加速度时程吻合较好,加速度放大系数及傅里叶幅值谱规律一致,验证了有限元模型的合理性;在地震作用下,管廊结构和土体加速度傅里叶幅值谱几乎相同,管廊结构地震响应服从于周围土体的地震响应,结构和土体之间存在显著的相互作用;管廊结构自身应力较小,即使在地震烈度为9度罕遇地震激励下,最大应力也远低于屈服强度,处于弹性状态;管廊的存在影响了土压力的分布,上覆回填土在管廊肩部附近应力最大;设计时应考虑结构与土的相互作用,以管廊周围土体的破坏作为主要控制因素,并在施工时重视回填土的质量控制。     

地震作用下跨地裂缝的地下综合管廊动力响应研究

以西安市幸福林带地下综合管廊项目为例,采用了Abaqus有限元软件对跨地裂缝的地下综合管廊结构进行动力时程分析,找出了跨地裂缝管廊结构在地震作用下的动力响应规律。结果表明:在地震作用下,跨地裂缝的管廊结构底板加速度响应和位移响应显著,应力集中现象更明显,易出现破坏,尤其是在地裂缝附近的管廊结构反应更加剧烈;处于场地上盘的管廊结构会发生沉降,处于场地下盘的管廊结构会出现脱空,管廊结构随着土体的变形而发生相应的变形;随着地震强度增大,管廊结构的竖向位移也随之增大,且低频成分较多的地震波对结构的破坏更严重。     

基于反应位移法的地下综合管廊抗震计算

针对地下综合管廊的抗震计算问题,基于反应位移法,建立了管廊标准段在地震作用下的有限元模型,得到了管廊在地震作用下的位移以及内力响应,并对管廊的地震响应进行了分析。结果表明,综合管廊标准段的上顶部与外侧板交界处是抗剪与抗弯验算的关键部位,且外侧板的跨中配筋也需要重点关注。反应位移法原理简单,适用性较强,比较适合综合管廊的抗震计算。     

上穿既有地铁的综合管廊三维地震响应研究

以北京城市副中心城市综合管廊工程为背景,基于有限元理论,采用ANSYS程序建立上穿既有地铁的综合管廊计算模型,分析在EL Centro波作用下引起的动力数值响应特征。研究表明:(1)沿垂直管廊水平走向输入地震波,引起的最大水平及竖向位移分别为0.073 m和0.033 m;而竖向输入地震波只引起竖向位移,最大值为0.145 m;双向(垂直管廊水平走向和竖向)同时输入地震波引起水平的位移响应与单独水平方向输入有明显的差别,而产生竖向位移与单独竖向输入有良好的一致性。(2)双向输入地震波引起管廊在水平和竖向的加速度峰值分别为0.886g、0.819g,明显大于单向输入引起的加速度响应(0.52g、0.75g)。(3)结构的应力峰值主要在第2～5s持续波动,双向输入产生的Mises应力峰值为2.46 MPa,远大于单方向地震输入产生的Mises应力(0.92 MPa、0.71 MPa)。     

单仓矩形综合管廊地震响应三维有限元分析及试验验证

地下综合管廊是城市生命线工程的重要组成部分,一旦遭受地震破坏不仅会造成直接的生命财产损失而且会导致严重的城市公共安全问题。目前国内外学者对地下管廊结构静力性能研究居多,对其动力及抗震性能研究还不够充分。本文采用有限元软件ABAQUS,建立了考虑钢筋影响的单室矩形综合管廊的三维有限元模型,并开展了不同强度地震波作用下管廊结构的动力响应分析,包括管廊特征点的应力响应、加速度响应,管廊整体损伤情况以及钢筋的应力响应。利用已有的振动台试验结果验证了本文管廊有限元建模及数值分析的正确性,并依照计算结果为实际工程中综合管廊的抗震设计提供了一些合理化的建议。     

不同建造方式管廊结构振动台模型试验研究

为探究地下综合管廊腋角高度、建造方式对管廊结构加速度、层间位移、钢筋应变影响,完成管廊模型地震响应振动台试验。设计4个相似比为1/6的管廊模型,在El Centro波作用下通过输入不同的频率、幅值,研究不同参数对管廊动力响应影响。研究结果表明:增大腋角高度对管廊结构加速度的作用易受到管廊结构本身及周围土体非线性的影响;腋角高度对装配式管廊影响大,增大相同腋角高度装配式管廊结构的层间位移降低30%～50%,而整浇式管廊降低10%～30%;在强震时建造形式对加速度及管廊顶板、底板的层间位移影响均较大;增加腋角高度,两种管廊钢筋应变均变小,装配式管廊变化大;装配式管廊钢筋应变大于整浇式管廊钢筋应变。     

交通荷载作用下承插式综合管廊的动力响应分析

为了解综合管廊在交通荷载下的力学响应特征,文中基于ABAQUS建立了承插式三维综合管廊模型。结果表明交通荷载对作用范围内两节管廊长度的上部结构响应较大,管廊埋深对插口影响较大而对承口影响较小,此外,承插口总体以受压为主,但倒角处拉应力幅值不可忽略。文中结果可为进一步研究交通荷载下管廊响应机理提供参考。     

土体隧道结构的爆炸动力反应分析

本文通过建立土体隧道动力分析模型,综合考虑非线性动力方程的求解方法、材料模型的选取、爆炸冲击波的输入方法和收敛性及流-固耦合效应的实现因素,利用显式动力有限元程序ANSYS/LSDYNA进行数值模拟,探讨了土体隧道围岩和衬砌结构在爆炸作用下典型部位不同单元的位移和应力时间历程曲线,分析了爆炸作用下土体隧道围岩和衬砌结构的动力响应问题,从而为隧道的抗爆设防设计提供了参考依据。     

地基差异沉降对预制拼装综合管廊结构影响——以平潭综合实验区地下综合管廊干线工程为例

为了解地基发生不均匀沉降时预制管廊结构的受力变形规律,依托平潭某预制拼装综合管廊工程,以典型的双舱、三舱预制拼装综合管廊结构为例,采用PLAXIS 3D岩土有限元程序建立15节预制管节纵向连接而成的管廊节段与地层相互作用三维数值模型,研究水位下降、土体固结沉降对预制拼装管廊结构受力变形特性的影响。结果表明,由于管廊结构与土体之间存在较大的刚度差异,土体沉降变形过程中与管廊发生相对位移,对管廊两侧产生剪切作用;差异沉降影响下管廊局部表面可能发生拉裂破坏,预应力筋轴力的增大幅度较小;土体沉降引起的管廊变形和受力与埋深、土质、管节自身等多种因素有关,应严格控制管廊所处区域的地面超载、降水等作用,若遇软土地基或不均匀地基,应加固处理。     

燃气爆炸荷载作用下综合管廊破坏历程研究

采用ANSYS/LS-DYNA软件,结合MAT_72R3和HJC两种混凝土本构模型,建立地下综合管廊(有3个舱,电力舱靠左侧,综合舱居中,燃气舱靠右侧)三维模型,对燃气爆炸荷载作用下管廊损伤破坏历程和周围土体动力响应进行了数值模拟。研究结果表明:地下综合管廊结构的损伤破坏历程是由燃气舱局部损伤破坏逐渐扩展至综合舱和电力舱,燃气舱主要向四周扩张;管廊各测点在爆炸荷载作用下产生的最大水平位移均大于最大竖向位移;在爆炸荷载作用下,管廊燃气舱顶板的振动现象明显且速度呈现周期性衰减变化;由于燃气舱直接承受爆炸荷载作用,最大速度发生在燃气舱右侧壁测点。建议工程实践中在燃气舱和其他舱室之间设置一定的缝隙,以阻碍爆炸应力波向其他舱室扩展,从而避免其他舱室进一步发生破坏。在实际设计管廊时,应增强管廊的抗滑移能力。     

群桩基础水平动力响应简化边界元频域解答

在水平振动或地震作用下,建立圆形桩与土的动力相互作用简化边界元模型,采用动力相互作用因子对群桩基础顶部的惯性响应和运动响应进行分析。桩身运动方程考虑了群桩动力相互作用以及由土体位移引起的被动桩效应,得到了频域内固定群桩基础顶部的水平动力响应的弹性解答。结果表明,简化边界元模型通过土体位移系数,考虑了沿桩身长度方向的土体相互作用,较为准确地得到了桩身运动弯矩,将其运用到群桩基础的计算中,可以用于评估动力作用下群桩基础的桩顶水平阻抗和桩土运动响应。     

隔墙位置对综合管廊力学性能影响分析

在软土地基上兴建双舱矩形综合管廊,存在结构两侧不均匀沉降和应力集中的问题,文中基于广州大学城综合管廊工程,考虑综合管廊与周围土体的相互作用,利用有限元软件MIDAS/GTS分析隔墙位置对双舱矩形综合管廊力学性能的影响,研究表明:不同隔墙位置时综合管廊底板和顶板的竖向位移曲线基本一致,竖向位移最大值始终出现在小舱室边墙处;综合管廊结构两侧的沉降差异随隔墙距管廊中轴线距离的增大而增大;综合管廊顶板和底板上部的水平拉应力最大值分别出现在隔墙和大舱室底板中央附近,且均随隔墙距管廊中轴线距离的增大而增大。     

综合管廊燃气爆炸冲击波压力及动态响应研究

采用流固耦合算法,建立6种体积甲烷-空气混合燃气在综合管廊内发生爆炸的有限元模型,计算空气冲击波峰值压力、混凝土管廊的应力和位移时程曲线.并对各空气单元的压力峰值进行统计分析,提出相同燃气体积距燃气边缘不同距离的空气冲击波超压峰值曲线的数学解析式.对6种工况下管廊内距燃气边缘不同距离的空气冲击波超压峰值进行拟合,提出不...     

管廊渗漏对其变形及周边土沉降特性的影响研究

地下综合管廊接缝处在外部作用下会产生相对位移,进而引发渗漏与周边土体侵蚀,而变形与渗漏耦合会进一步形成恶性循环。目前关于不同管廊形式、不同埋深、土体侵蚀程度和渗透系数等因素对管廊长期整体变形性能影响的研究较少。通过提出的渗流-应力模型,综合考虑土体-结构整体受力性能,可以定量地估计管廊接缝渗漏引起的管廊变形和地面沉降。研究发现,渗漏范围及稳定时间、渗漏点数目和渗漏引起的地面沉降,随着管廊抗弯刚度的减小而提高,随着管廊埋深、土体侵蚀程度和土体渗透系数的减小而降低。     

地裂缝和地震耦合作用下地下综合管廊的三维动力分析

以西安幸福林带地下综合管廊项目为例,运用有限元软件Abaqus建立了管廊结构三维模型,并找出了地下综合管廊结构在地裂缝活动和地震耦合作用下的变形和应力分布规律。结果表明:在地裂缝活动较弱或无活动时,跨地裂缝管廊结构底板的加速度响应更显著,但随着沉降量的增大,结构的峰值加速度最大值出现位置由底板转向顶板;空间较大的舱室更易发生破坏,且中间位置(地裂缝附近处)的应力集中现象更加明显,逐渐向两端衰减;当地裂缝活动较大时,整体结构出现应力重分布,应力集中的位置发生转移。     

变截面明挖双洞管廊地震响应分析

综合管廊作为城市浅埋地下工程的一种典型形式,是解决"城市病"的重要手段。基于ANSYS有限元软件,运用数值模拟方法进行了不同分仓形式下的城市综合管廊的地震响应分析。结果表明,分仓形式对管廊的应力分布影响十分显著,但对结构的位移响应和加速度响应影响不大。